专利名称：红外线扩展光源式多点触控系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关于触摸屏技术领域，特别有关于一种可实现多点触控定位的红外线 扩展光源式触摸屏的技术。
背景技术：
近年来，各式电子产品皆不断朝向操作简便、体积小巧、以及大屏幕尺寸的方向迈 进，尤其是携带式电子产品对于体积及屏幕尺寸的要求更为严苛。因此，许多电子产品都将 触控面板与液晶显示面板整合，以省略键盘或操控按键所需的空间，进而使屏幕可配置面 积得以扩大。
目前，触摸屏技术主要有电容式触摸屏(capacitive touch screen)、电阻式 (resistive)触摸屏、光学式(optical)触摸屏等。其中，光学式触摸屏目前较常见的是 (1)红外网格式触摸屏在屏幕框的其中两边排列不可见光红外线发射器，亦即红外线发 光二极管(IR Light Emitting Diodes)，在其相对应的另两边设置不可见光红外线接收 器，亦即红外线感应器(Infrared Sensors) 0此种红外线式触摸屏较适合应用于单点触摸 中，但对于多点(三点以上)触摸定位则较难以实现，而且需用到大量的红外线发光二极 管(IRLED)，分辨率受到IRLED排列的限制，功率消耗较大，易受外界干扰。(2)全反射式 (Frustrated Total Internal Reflection)触摸屏将红外线发光二极管(IR Emitting Diodes, IREDs)的不可见光耦合至一平板有机玻璃，使不可见光于其内进行全反射。此种全 反射式触摸屏对于有机玻璃屏幕表面的清洁要求非常高，实际使用中如果有灰尘或油污， 就可能会破坏全反射，形成干扰信号。此外，屏幕边缘和中心区域的光强度差别亦较大，信 号强弱很不均勻，如果应用于大尺寸的触摸屏，效果更差。市面上的触控面板种类虽不少，但能实现多点感应的装置种类却不多，使用红外 线感应方式以实现多点感应的更为稀少。但是，红外线模块具有效率高、寿命长、适合用于 大尺寸等优势，因此如果能使红外线式触控面板得以进行多点触控(multi-touch)将为业 界、使用者皆带来便利。
发明内容
鉴于红外线式触摸屏的高应用性以及优势，本发明提供一种红外线多点触摸屏以 应用于各式电子产品，将可解决电容式、电阻式、及一般红外线式触摸屏的一些缺点，如成 本高、精度低、或无法实现真正多点触控的问题，又可避免全反射式触摸屏对于屏幕要求非 常严格的问题，进而提升触摸屏的可利用性及应用的广度。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外线扩展光源式多点触控系统，包 含至少一红外线光源，作为该红外线扩展光源式多点触控系统的光源；至少一光学装置， 作为该至少一红外线光源的扩束光学装置(beam expanderoptical apparatus)以形成一 红外线平面照明光束；至少一红外线接收器，用以接收该至少一红外线光源所发射的红外 线及被反射的红外线；以及一定位模块，根据该至少一红外线接收器所接收到被触碰的图像，对该触碰的位置进行定位，实现单点或多点的触控。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种可实现单点或多点触控的红外线扩 展光源式多点触摸屏，包含一显示器模块；至少一红外线光源，设置于该显示器模块外表 面的一定距离处，作为该红外线扩展光源式多点触摸屏的光源；至少一光学装置，作为该至 少一红外线光源的扩束光学装置以形成一红外线平面照明光束；至少一红外线接收器，用 以接收该至少一红外线光源所发射的红外线以及该触摸屏被触碰后所反射的红外线；以及 一定位模块，根据该至少一红外线接收器所接收到被触碰后的图像，对该触碰的位置进行 定位，实现单点或多点的触控。本发明所提供的红外线扩展光源式多点触控系统，将易于实现各种尺寸的触摸屏 (约为3 200英寸)，特别是大尺寸的屏幕，此外，其优点亦包括成本低、触摸精度高(无 缝隙)等。
图1为本发明一较佳实施例的红外线扩展光源式多点触控系统与显示器模块整 合所形成的红外线扩展光源式多点触摸屏示意图；图2为本发明一实施例中红外线光源、光学装置、及所形成的红外线平面照明光 束的示意图；图3为本发明一实施例中红外线光源经扩束光学装置后所形成的红外线平面照 明光束的示意图。主要组件符号说明1红外线接收器，2手指，3红外线光源，4红外线平面照明光 束，5显示器模块，6光学装置。
具体实施例方式为使上述的细节及本发明的其它优点与目的得以完全理解，更详尽的叙述将借由 本发明中特定的实施例加以阐明。文中的明确描述仅为说明本发明的各式实施例。诚如所 述，本发明中所讨论的特定修改并非用以限制本发明的范畴。本领域技术人员将可明显看 出，在不脱离本发明的精神与范围内所作的各种均等的变化、改变、及修改，应理解为包含 于本发明的等同实施例。本说明书中所使用的专业术语应以其最宽广合理的方式解读，即使其用于本发明 中某些特定实施例的详述。如图1及图2所示，本发明的较佳实施例提供一种可实现单点或多点感应触控的 红外线扩展光源式多点触控系统与显示器模块5整合所形成的红外线扩展光源式多点触 摸屏，其中红外线扩展光源式多点触控系统包含至少一红外线(IR)光源3，作为红外线 扩展光源式多点触控系统的光源；至少一光学装置(optical apparatus) 6，作为至少一红 外线光源3的扩束光学装置(beam expander)以形成一红外线平面照明光束4 ；至少一红 外线(IR)接收器1，用以接收至少一红外线光源3所发射的红外线及被手指2触碰触摸 屏后所反射的红外线；以及一定位模块(未图标)，根据红外线接收器1所接收到被手指 2触碰的图像，对手指2触碰的位置进行定位，实现单点或多点的触控，其中实现多点触控 (multi-touch)的感应定位方法可为在IR接收器1接收到被手指2触碰所形成的图像后，定位模块以多点触控算法(multi-touch algorithm)进行计算，精确计算出各触碰点的位 置；在使用时，红外线接收器1可实时接收被触碰后所形成的图像，而定位模块以多点触控 算法实时计算出各触碰点的位置，进而实现多点触控(multi-touch)应用。其中，用以触摸 触摸屏的实物并非限定为手指2，可包括身体各部位、触控笔(stylus pen)、笔状物、适合用 于触控式面板的物体、或任何能反射红外线的物体在一实施例中，红外线扩展光源式多点触控系统可与各种显示器模块5整合以 形成一红外线扩展光源式多点触摸屏，其中显示器模块5可包括，但非限于，液晶显示器 (LCD)模块(liquid crystal display module)、透身寸式液晶显示器模块(transmissive LCD module)、反射式液晶显示器模块(reflective LCD module)、半穿透半反射式液晶 H示莫双(transflective/transreflective LCD module)、电IH示器|莫;^ (plasma display module)、平面显示器模块(flat panel display module)、电激发光显示器 模块(electroluminescence display module)、有机电激发光显不器模块(organic electroluminescence display module)、阴极身寸线管(CRT)显不器模块(cathode-ray tube display module)、或功能类似物。在一较佳实施例中，显示器模块5为液晶显示器 (LCD)模块。另外，显示器模块5可为各种尺寸或厚度的屏幕，其中包括但非限于约3 200 英寸(inches)的屏幕。红外线扩展光源式多点触控系统可配合该尺寸或厚度的屏幕而整 合成红外线扩展光源式多点触摸屏以实现单点或多点的感应触控。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触控系统中所包含的至少一红外线光源3 设置于显示器模块5的角落或周边的任一处或多处。其中，至少一红外线光源3可包括， 但非限于，红外线一字线光源(line light source)、红外线激光(infrared laser)、红 外线激光二极管(inffared laser diode)、红外激光发光组件(infrared laser light emitting element)、红外线发光二极管(infrared light emittingdiode)、红外线发光组 件、或其类似物。在一较佳实施例中，红外线光源3为红外线发光二极管(IRLED或IRED) 或红外线激光二极管。在一实施例中，如图3所示，红外线扩展光源式多点触控系统中所使用的至少一 光学装置6，可用以作为红外线光源3的扩束器(beam expander)光学装置或系统(optical system)以形成红外线平面照明光束4。其中，光学装置6可包括，但非限于，鲍威尔棱 镜(Powell Lenses)、柱面透镜(cylindrical lenses)、光学划线棱镜(line-generating prisms)或透镜(lenses)、线生成(line generator)光学装置、或其类似物。举例而言，任 何可使激光光束(如Imm)通过其非球面透镜后而最佳化地划成光密度均勻、稳定性高、直 线性佳的一条直线的光学装置(如棱镜或透镜)。在一较佳实施例中，上述光学装置6为鲍 威尔棱镜(Powell lenses) 0由于鲍威尔棱镜(Powell lenses)的划线模式可优于柱面透 镜的划线模式，可消除高斯光束(Gaussian beam)的中心热点及褪色边缘分布。此外，可使 用反光镜或棱镜进行一次或多次转折以于屏幕上形成一平面照明光束4。在一较佳实施例中，红外线扩展光源式多点触控系统中所使用的至少一红外线接 收器1可包括，但非限于，电荷耦合组件(CCD，charge coupled device)、互补金氧半导体 (CMOS, complementary metal oxide semiconductor)、或其功能类似物。根据红外线光源 3 所用红外线发光二极管或红外线激光发光组件所发射不可见光的波长，在红外线接收器1 如电荷耦合组件(CXD)或互补金氧半导体(CMOS)上配置相对应的滤色片(color filter)。当有手指2或任何能反射红外线的物体接近或触碰屏幕时，会反射红外线，红外线接收器 1，例如CXD或CMOS，将接收被反射的红外线，而通过红外线接收器1 (如CXD或CMOS)所接 收到的被触碰后所形成的图像则会经由红外线扩展光源式多点触控系统中的定位模块进 行处理，定位模块中的控制器即可通过软件计算出手指2在屏幕上的(X，Y)坐标。因此，包 含红外线扩展光源式多点触控系统的触摸屏不但可识别一个手指的(X，Y)坐标，而且可同 时识别多个手指的(Χ，Υ)坐标，以实现单点或多点的感应触控。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触控系统中的红外线接收器1与红外线光 源3设置于同一平面。在另一实施例中，红外线扩展光源式多点触控系统中的红外线接收 器1与红外线光源3设置于不同平面。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触控系统中的红外线光源3所产生波段的 波长约为 700 1250 奈米(nm，nanometer)。在一较佳实施例中，本发明提供了一种可单点或多点触控感应的红外线扩展光源 式多点触摸屏，包含一显示器模块5 ；至少一红外线光源3，设置于显示器模块5外表面的 一定距离处(例如1 10厘米)，作为该红 外线扩展光源式多点触摸屏的光源；至少一光 学装置6，作为红外线光源3的扩束光学装置以形成一红外线平面照明光束4 ；至少一红外 线接收器1，用以接收红外线光源3所发射的红外线以及该触摸屏被手指2触碰后所反射 的红外线；以及一定位模块(未图标)，根据红外线接收器1所接收到被手指2触碰后所 形成的图像，对手指2所触碰的位置进行定位，实现单点或多点的触控，其中实现多点触控 (multi-touch)的感应定位方法可为在红外线接收器1接收到被手指2触碰所形成的图像 后，定位模块以多点触控算法(multi-touch algorithm)进行计算，精确计算出各触碰点的 位置；在使用时，红外线接收器1可实时接收被触碰后所形成的图像，而定位模块以多点触 控算法实时计算出各触碰点的位置，进而实现多点触控(multi-touch)应用。其中，用以触 摸触摸屏的实物并非限定为手指2，可包括身体各部位、触控笔(stylus pen)、笔状物、适合 用于触控式面板的物品、或任何能反射红外线的物体。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触摸屏中的显示器模块5可包括，但非限 于，液晶显示器(LCD)模块(liquid crystal display module)、透射式液晶显示器模块 (transmissive LCD module)、反射式液晶显示器模块(reflective LCDmodule)、半穿透半 反射式液晶显示器模块(transflective/transreflective LCDmodule)、电菜显示器模块 (plasma display module)、平面显示器模块(flat paneldisplay module)、电激发光显 示器模块(electroluminescence display module)、有机电激发光显示器模块(organic electroluminescence display module)、阴极身寸线管(CRT)显不器模块(cathode-ray tube display module)、或功能类似物。在一较佳实施例中，显示器模块5为液晶显示器 (LCD)模块。再者，显示器模块5可形成各种尺寸或厚度的屏幕，其中包括但非限于约3 200英寸(inches)的屏幕。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触摸屏中所包含的至少一红外线光源3设 置于显示器模块5的角落或周边的任一处或多处。其中，至少一红外线光源3可包括，但非 限于，红外线一字线光源(line light source)、红外线激光(IRlaser)、红外线激光二极管 (IR laser diode)、红外激光发光组件(IR laser lightemitting element)、红外线发光二 极管(IR light emitting diode)、红外线发光组件或其类似物。在一较佳实施例中，红外线光源3为红外线发光二极管(IRLED或IRED)或红外线激光二极管。在一实施例中，如图3所示，红外线扩展光源式多点触摸屏中所使用的至少一 光学装置6，可用以作为红外线光源3的扩束器光学系统或装置以形成红外线平面照 明光束4。其中，光学装置6可包括，但非限于，鲍威尔棱镜(Powelllenses)、柱面透 镜(cylindrical lenses)、光学划线(line-generating)棱镜或透镜、线生成(line generator)光学装置、或其类似物。举例而言，任何可使激光光束(如Imm)通过其非球面 透镜后而最佳化地划成光密度均勻、稳定性高、直线性佳的一条直线的光学装置(例如棱 镜或透镜)。在一较佳实施例中，上述光学装置为鲍威尔棱镜(Powell lenses) 0由于鲍威 尔棱镜的划线模式可优于柱面透镜的划线模式，可消除高斯光束(Gaussian beam)的中心 热点及褪色边缘分布。此外，可使用反光镜或棱镜进行一次或多次转折以于屏幕上形成一 平面照明光束4。
在一较佳实施例中，红外线扩展光源式多点触摸屏中所使用的至少一红外线接 收器1可包括，但非限于，电荷耦合组件(CCD，charge coupled device)、互补金氧半导体 (CMOS, complementary metal oxide semiconductor)、或其功能类似物。根据红外线光源 3 所用红外线发光二极管或红外线激光发光组件所发射不可见光的波长，在红外线接收器1 如电荷耦合组件(CXD)或互补金氧半导体(CMOS)上配置相对应的滤色片(color filter)。 当有手指2或任何能反射红外线的物体接近或触碰屏幕时，会反射红外线，红外线接收器 1，例如CXD或CMOS，将接收被反射的红外线，而通过红外线接收器1 (如CXD或CMOS)所接 收到的被触碰后所形成的图像则会经由红外线扩展光源式多点触摸屏中的定位模块进行 处理，定位模块中的控制器即可通过软件计算出手指2在屏幕上的(X，Y)坐标。因此，上述 红外线扩展光源式多点触摸屏不但可识别一个手指的(X，Y)坐标，而且可同时识别多个手 指的(Χ，Υ)坐标，以实现单点或多点的感应触控。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触摸屏中的红外线接收器1与红外线光源 3设置于同一平面。在另一实施例中，红外线扩展光源式多点触摸屏中的红外线接收器1与 红外线光源3设置于不同平面。在一实施例中，红外线扩展光源式多点触摸屏中的红外线光源3所产生波段的波 长约为700 1250奈米(nm)。虽然本发明以特定实施例阐明如上，然而，对熟悉此领域的技术人员而言，许多修 改及变化在不偏离本发明的精神及范畴下亦可被实施。因此，本发明的范畴仅受限于所述 的“权利要求书”及其等同。
权利要求
一种红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，包含至少一红外线光源，作为所述红外线扩展光源式多点触控系统的光源；至少一光学装置，作为所述至少一红外线光源的扩束光学装置，以形成一红外线平面照明光束；至少一红外线接收器，用以接收所述至少一红外线光源所发射的红外线及被反射的红外线；以及一定位模块，根据所述至少一红外线接收器所接收到被触碰后所形成的图像，对所述触碰的位置进行定位，实现单点或多点的触控。
2.如权利要求1所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中还包含一 显示器模块，用以与所述红外线扩展光源式多点触控系统整合而形成一红外线扩展光源式 多点触摸屏。
3.如权利要求2所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述至少 一红外线光源设置于所述显示器模块的角落或周边的任一处或多处。
4.如权利要求2所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述显示 器模块包括约3 200英寸的屏幕。
5.如权利要求2所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述显示 器模块包括液晶显示器模块、透射式液晶显示器模块、反射式reflective液晶显示器模 块、半穿透半反射式transflective液晶显示器模块、电浆显示器模块、平面显示器模块、 电激发光显示器模块、有机电激发光显示器模块或阴极射线管显示器模块。
6.如权利要求1所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述至少 一红外线光源包括红外线一字线光源、红外线激光、红外线激光二极管、红外激光发光组 件、红外线发光二极管或红外线发光组件。
7.如权利要求1所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述至少 一光学装置包括鲍威尔棱镜、柱面透镜、光学划线棱镜或透镜或线生成光学装置。
8.如权利要求1所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述至少 一红外线接收器包括电荷耦合组件或互补金氧半导体。
9.如权利要求1所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述至少 一红外线接收器还包含一滤色片。
10.如权利要求1所述的红外线扩展光源式多点触控系统，其特征在于，其中所述至少 一红外线接收器与所述至少一红外线光源设置于同一平面或不同平面。
全文摘要
本发明提供了一种红外线扩展光源式多点触控系统，可实现单点或多点触控的红外线扩展光源式多点触摸屏，包含一显示器模块；至少一红外线光源，设置于显示器模块外表面的一定距离处，作为多点触摸屏的光源；至少一光学装置，作为上述至少一红外线光源的扩束光学装置以形成一红外线平面照明光束；至少一红外线接收器，用以接收上述至少一红外线光源所发射的红外线以及该触摸屏被触碰后所反射的红外线；以及一定位模块，根据上述至少一红外线接收器所接收到被触碰后的图像，对该触碰的位置进行定位，实现单点或多点的触控。
文档编号G02F1/133GK101963868SQ200910158230
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者吴新民, 李建国, 郭晴, 马小强 申请人:影来腾贸易(上海)有限公司